CN104138797A - 一种多级复合式干法选煤系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多级复合式干法选煤系统及方法，通过在现有的复合式干法选煤系统复合式干法垂直分选机，其通过接至复合式干法水平分选机的中煤出料口下方的垂直分选床进料提升机与复合式干法水平分选机联接，以实现对来自复合式干法水平分选机的中煤的垂直分选；将复合式干法选煤水平分选机和复合式干法选煤垂直分选机结合在一起，实现了多级分选，提高了选煤精度和产品率，同时提高了选煤产量；通过在水分分选床上开设水平风道，消除了分选下限。通过热力管道，将燃烧炉产生的高温烟气输送至整个分选过程的每一个分选设备，形成对分选物料的在线烘干及全系统的循环烘干，保证了全天候干法分选生产，提高了分选效率和产量。

Description

一种多级复合式干法选煤系统及方法

技术领域

本发明属于机械选煤技术领域，具体涉及一种多级复合式干法选煤系统及方法。 

背景技术

煤炭作为我国主要能源，其燃烧利用和环境污染之间的矛盾，已越来越为各级政府和广大民众所关注。推行洁净煤技术，合理利用煤炭资源，提高燃煤质量，减少污染排放，已成为各煤炭工业企业生存发展的首要问题。为了提高燃煤质量和充分合理的利用，人们开发了各种原煤的分选设备（系统）和方法。 

煤炭洗选是洁净煤技术的应用之一，该技术是通过分选将原煤分离为精煤和矸石，提高煤炭纯度，脱硫降灰，减少污染排放，增加附价值。 

目前，主要是湿法分选和干法分选，而湿法分选由于其对于水资源的需求和浪费较大，加之湿法重介分选工艺回收不理想导致的不环保，部分煤种易泥化、投资高、运行成本高、建设周期长的缺点，已逐渐被基于震动和风选的干法选煤设备（系统）和方法所取代，——又称复合式干法选煤，因其无需用水，不存在污染环境的重介的使用和生产成本的降低，高效干法选煤逐渐成为目前原煤分选的主要发展方向，被列入国家重点战略性新兴产业指导目录。 

但是目前的干法选煤技术一般只选用单纯的水平分选机（复合式干法水平分选机）进行分选，存在分选精度低、产量低和对煤种要求较高的缺陷，而且，在分选处的产品中存在介于精煤和矸石之间的中煤（约占整个排出量的35%，且大多数情形下不能作为产品销售），大大降低了产品率，提高了重复分选的成本，制约了干法分选技术的发展。 

另外，目前的干法选煤针对的原煤大多需要建较大、较多的原煤堆场，对原煤进行晾晒，影响工作效率，而且，这种晾晒的原煤其本身的水分含量依旧相对较高，不利于干法分选。 

发明内容

本发明的目的一是克服现有的干法选煤技术存在的分选精度低、产量低（不能规模化生产）和产品率低的缺陷。 

目的二是克服因待分选物料即原煤中水分含量较高，需要对其进行晾晒而导致整个干法分选技术效率低下甚至失效的问题。 

目的三是克服现有的干法分选技术存在的对于细粉尘的分选下限的缺陷。 

目的四是提供一种基于上述多级复合式干法分选系统的分选方法。 

为实现目的一，本发明提供了一种多级复合式干法选煤系统，包括机架、吊挂在机架上的复合式干法水平分选机2、给该复合式干法水平分选机2进料的进料煤斗1、旋风除尘式鼓风循环器4、布袋除尘式余风排泄器5、精煤输送机6、细灰废渣转运螺杆7、矸石输送机8、分选主风机10、收尘系统引风机11；复合式干法水平分选机2由分选床、安装在分选床侧端用以使分选床振动的振动器、设置在分选床的床面下方以使气流经床面上均匀设置的风孔作用于分选物料的多个风室，分选床、振动器均通过吊挂装置安装在机架上；分选主风机10的出风口与复合式干法水平分选机2的风室连通；旋风除尘式鼓风循环器4的入风口与复合式干法水平分选机2的密封罩连通，旋风除尘式鼓风循环器4的出风口与分选主风机10的入风口连通；布袋除尘式余风排泄器 5 的进风口与复合式干法水平分选机2的密封罩连通，其出风口与收尘系统引风机11的入风口连通，收尘系统引风机11 的出风口与烟囱连通；精煤输送机6和矸石输送机8分别接至复合式干法水平分选机2的精煤出料口和矸石出料口的下方；细灰废渣转运螺杆7连接在精煤输送机6和矸石输送机 8 之间，实现细灰废渣转运至矸石输送机8上，特殊之处在于，还包括复合式干法垂直分选机3，其通过接至复合式干法水平分选机2的中煤出料口下方的垂直分选床进料提升机9与复合式干法水平分选机2联接，以实现对来自复合式干法水平分选机2的中煤的垂直分选； 

复合式干法垂直分选机3的精煤出料口、矸石出料口分别接至精煤输送机6、矸石输送机8的上方；

复合式干法垂直分选机3包括同心设置的中心柱12和钢筒外罩13 ，中心柱12外壁上自上向下设置有多层台阶式旋转溜槽14，该台阶式旋转溜槽14外侧固定在钢筒外罩13的内壁上；中心柱12的顶部密封后安装有电磁振动器15；

于最底层台阶式旋转溜槽16的底部的出料口处设置有置于内侧的精煤溜槽17和外侧的矸石溜槽18，精煤溜槽17和矸石溜槽18之间设置有用以分隔重颗粒和轻颗粒的隔板19，该隔板19可沿精煤溜槽17的外侧挡板所在面斜向上或向下、向钢筒外罩13内壁滑近或滑远，以改变与矸石溜槽18入口的开度的大小，进而实现对矸石出料量的调节。

上述台阶式旋转溜槽14包括旋转向下的溜槽槽面和与中心柱12垂直连接且旋转向下延伸的基板，每层台阶式旋转溜槽14的溜槽槽面横截面与相应的基板之间的夹角自上而下逐层减小； 

中心柱12底部设置有进风接口21，于最底层以上的各层台阶式旋转溜槽14的溜槽槽面与相应的基板之间的中心柱12上设置有出风管22，其自中心柱12向钢筒外罩13延伸，且该出风管22设置有多个沿出风管22轴向均匀布置的出风孔或风槽 23，且该出风孔或风槽23朝向溜槽槽面横截面外设置，以对悬空后的分选物料向上吹风。

对应于每层台阶式旋转溜槽14的外缘处的钢筒外罩13的内壁上设置有向内、斜向上延伸的旋转导板24； 

该旋转导板24通过弧形面与钢筒外罩13固定连接，且其沿弧形方向的长度等于所述台阶式旋转溜槽14的长度。

钢筒外罩13的外壁上下各设置有四个沿周向均匀布置的安装挂钩，通过钢缆、挂钩吊挂在由4根钢柱组合焊接而成的矩形框架上，该矩形框架上对应于每个挂钩处均设置有一个弹簧座平台，矩形框架通过该弹簧座平台与挂钩联接。 

钢筒外罩13顶部设置有软滤波制成的防尘罩和下端穿入该防尘罩内下料的分选物料进料斗。 

为实现目的三，增加细粉尘的分离和向前的推力，以保证物料均速的通过分选床，不会在分选床内滞留，同时克服消除分选下限，在分选床的床面下方设置有水平风道20，其自分选床的分选物料入口一端开口并沿纵向向分选床末端延伸，并与多个风室贯通；分选主风机10的出风口与该水平风道20连通，以提供风流； 

分选床的分选物料入口处设置有置于进料煤斗1出口下方的震动喂料器，该震动喂料器由末端向分选床的背板延伸的底板43，置于该底板43前后两侧边缘并向上延伸、且末端向分选床的背板延伸的前后挡板44、45，置于该底板43前端边缘并向上延伸且与前后挡板44、45连接的面板47，安装在该面板47外侧面的喂料振动器48构成。

而为了实现目的二，在上述系统中使得分选主风机10的入风口与煤粉流化床复合燃烧炉的烟气出口25连通，以获取高温烟气； 

煤粉流化床复合燃烧炉包括炉体 26，设置在炉体26后端的蜗壳式煤粉燃烧器安装孔27、设置在炉体26 内的炉膛28、设置在炉体 26 外的预热空气通道29、设置在炉体26顶部与炉膛28相通的烟气出口25、设置在炉体底部前端与炉膛28相通的排灰口30，预热空气通道29自炉体26顶部后端向前延伸至炉体顶部前端后向下延伸至炉体前端底部，炉体26前端端部设置有与预热空气通道29相通的预热气体出口31，炉膛下半部分自排灰口30至炉膛28 后端之间设置燃烧流化床32，炉膛上半部和前端均为耐火水泥浇筑体，炉体26下部设置有与燃烧流化床32相通的硫化鼓风口33，燃烧流化床32内侧壁上设置有多个开口向上与炉膛29相通的出风口，且该出风口通过炉膛内的风道与硫化鼓风口33相通；

还包括进风管与预热气体出口31连通的燃烧鼓风机，其出风管通过鼓风管道与流化鼓风口33连通。

上述蜗壳式煤粉燃烧器，包括进风连接管段34、与该进风连接管段34连接的呈螺旋式向内盘绕的风煤粉出风管段35，该出风管段35的出风口36与进风连接管段34垂直。 

还包括为进料煤斗1准备破碎后的原煤物料的输送式在线干燥机构，该输送式在线干燥机构由多个输送式在线干燥装置多级串接组合而成；该输送式在线干燥装置包括物料输送仓37、置于物料输送仓37内的桨叶式输送轴38、设置在物料输送仓37一端顶部的物料入口39、设置在物料输送仓37另一端下部的物料出口40、设置在物料输送仓37顶部的可开合的仓盖 41及设置在物料入口39上的热气入口42；该热气入口42通过管道与燃烧鼓风机的出风管连接以获取预热空气。 

同时基于上述分选系统，提供了一种多级复合式干法选煤方法，包括以下步骤： 

1、将原煤进行破碎和均化烘干，制得水分含量小或等于9%、粒度在大于零且小或等于30mm的煤颗粒，作为分选物料；

2、分选物料输送机将上述分选物料送至复合式干法选煤分选机的分选床的进料煤斗，再经置于进料煤斗下部的震动喂料器，将分选物料分布在分选床的分选物料入口侧的内侧背板处，以增加分选过程的横向距离；

同时，经旋风除尘式鼓风循环器和分选主风机给分选床的多个风室及分选床的水平风道内通热风，以使分选物料沿分选床纵向螺旋前进，同时确保细粉尘的分离和向前的推力，使得分选物料不会在分选床内滞留并实现对分选物料的在线烘干；

经与分选床的密封罩连通的布袋除尘式余风排泄器5对粉尘除尘净化后，经收尘系统引风机11自烟囱排入大气；

3、分选后的精煤和矸石分别经分选床的精煤出料口和矸石出料口落入精煤输送机和矸石输送机，送至精煤场和矸石场，中煤经复合式干法垂直分选机进一步分选，获取精煤和矸石，分别经精煤输送机和矸石输送机输送至精煤场和矸石场。

本发明的优点是： 

    1、将复合式干法选煤水平分选机和复合式干法选煤垂直分选机结合在一起，实现了多级分选，提高了选煤精度和产品率，同时提高了选煤产量；

2、通过在水分分选床上开设水平风道，增加对分选物料（待选煤），的水平风力，使得分选物料向前旋转翻滚，尤其是形成对过细粉末的分离和向前的推力，以保证物料均速的通过分选床，不会在分选床内滞留，同时消除了分选下限。

3、通过热力管道，将燃烧炉产生的高温烟气输送至整个分选过程的每一个分选设备，形成对分选物料的在线烘干及全系统的循环烘干，大大减少分选物料的水分含量，加剧分选物料的分离过程，有效地解决出矿原煤的潮湿问题，同时可以消除阴雨天气、寒冷季节地区对选煤生产的影响，保证了全天候高效干法分选生产的效果，提高了分选效率和产量。 

4、通过在水平分选床的入料端口处增加震动喂料器，将分选物料导向水平床的靠近背板一侧，增加了分选物料在水平分选床上的横向距离，延长分选时间，利于分选精度的提高。 

以下结合附图对本发明做进一步详细的说明。 

附图说明

图1是多级复合式干法选煤系统构成平面示意图。 

图2是喂料振动器结构示意图。 

图3是改进后的复合式干法水平分选机的分选床（又称水平分选床）结构示意图。 

图4是在线烘干热源供给示意图。 

图5是煤粉流化床复合燃烧炉结构示意图。 

图6a是蜗壳式煤粉燃烧器结构示意图。 

图6b是图6的侧向示意图。 

图7是物料输送仓结构示意图。 

图8是复合式干法垂直分选机结构示意图。 

图9是复合式干法垂直分选机的电磁振动器布置机构示意图。 

图10是复合式干法垂直分选机中台阶式旋转溜槽设置示意图。 

图11是复合式干法垂直分选机的出风管设置示意图。 

图12是连续三层台阶式旋转溜槽14之间设置风管22的示意图。 

图13是钢筒外罩悬挂示意图。 

具体实施方式

为了克服现有干法选煤技术存在的分选精度低、产量低（不能规模化生产）和产品率低的缺陷，本实施例提供了一种图1所示的多级复合式干法选煤系统，包括机架、吊挂在机架上的复合式干法水平分选机 2、给该复合式干法水平分选机 2 进料的进料煤斗 1、旋风除尘式鼓风循环器 4、布袋除尘式余风排泄器 5、精煤输送机 6、细灰废渣转运螺杆 7、矸石输送机 8、分选主风机10、收尘系统引风机 11；通过垂直分选床进料提升机 9 接至复合式干法水平分选机2的中煤出料口下方的复合式干法垂直分选机 3，毛料堆场（搭棚）、原煤破碎烘干输送线、待选物料堆场等。 

由此图不难看出，该系统的选煤过程是：首先通过鄂破机将毛料堆场（搭棚）中的原煤（毛料）进行破碎，粒度小或等于30mm的煤块，通过热力管道将燃烧炉（热风炉）产生的高温烟气输送至输送式在线干燥机构（在线烘干输送线），实现输送的过程中对破碎后的煤块的烘干（破碎烘干后的煤块的含水量不大于9%），之后通过原料运输通道（也可根据情况，通过皮带输送机输送）输送至分选主系统附近的分选物料堆场处，经原料仓后经皮带输送机输送至进料煤斗1，分选物料经安装在进料煤斗1下方的图2所示的震动喂料器（安装在复合式干法水平分选机2的分选床的物料入口处，该震动喂料器由末端向分选床的背板延伸的底板43，置于该底板43前后两侧边缘并向上延伸、且末端向分选床的背板延伸的前后挡板44、45，置于该底板43前端边缘并向上延伸且与前后挡板44、45连接的面板46，安装在该面板46外侧面的喂料振动器47、设置在前后挡板44、45和面板46上的软连接挂钩48构成。），将分选物料边震动（通过喂料振动器47产生震动）边通过震动喂料器的末端向分选床的背板侧延伸的底板43，输送至分选床的背板侧（即将分选物料导向背板，以使得分选物料向分选床的内侧输送。），从而增加分选物料在分选床上的横向距离（分选床的床体形状一般是自入料口端沿轴向向末端逐渐变窄，安装时，也是自入料口向末端逐渐降低高度即倾斜安装，形成平坡面，利于分选物料沿分选床轴向移动。），进而增加了物料在分选过程的横向距离，有利于提高物料分选精度。 

在分选床上震动分选的同时，经旋风除尘式鼓风循环器4和分选主风机10给分选床的多个风室及图3所示的分选床的水平风道20（主要是为实现本发明的目的三，增加细粉尘的分离和向前的推力，以保证物料均速的通过分选床，不会在分选床内滞留，同时克服消除分选下限，在分选床的床面下方设置有水平风道20，其自分选床的分选物料入口一端开口并沿纵向向分选床末端延伸，并与多个风室贯通，分选主风机10的出风口与该水平风道20连通，以提供高温风流即来自热风炉的高温烟气。）内通热风，以使分选物料沿分选床纵向如图3中箭头所示的方式螺旋前进，同时确保过细粉尘的分离和向前的推力，使得分选物料不会在分选床内滞留并实现对分选物料的进一步在线烘干，进一步增加分选物料的离析度。 

在图1所示的多级复合式干法选煤系统中，分选床的密封罩连通的布袋除尘式余风排泄器5对粉尘除尘净化后，经收尘系统引风机11自烟囱排入大气，分选主风机10的出风口与复合式干法水平分选机2的风室连通；旋风除尘式鼓风循环器4的入风口与复合式干法水平分选机2的密封罩连通，旋风除尘式鼓风循环器4的出风口与分选主风机10的入风口连通；布袋除尘式余风排泄器5 的进风口与复合式干法水平分选机2的密封罩连通，其出风口与收尘系统引风机11的入风口连通，收尘系统引风机11的出风口与烟囱连通。 

最后，分选后的精煤和矸石分别经分选床的精煤出料口和矸石出料口落入精煤输送机6和矸石输送机8，送至精煤堆场和矸石堆场，中煤经垂直分选床进料提升机 9 提升至复合式干法垂直分选机3进一步分选，获取精煤和矸石，分别经精煤输送机6和矸石输送机8输送至精煤堆场和矸石堆场。 

而高温烟气在由分选主风机10的入风口与图4所示的煤粉流化床复合燃烧炉的烟气出口25 连通，以获取高温烟气，并且在分选主风机10的入风口与烟气出口25之间增设了旋风收尘器51，以降低烟气中的灰尘，利于环保。 

煤粉流化床复合燃烧炉的结构如图5所示，包括炉体26，设置在炉体26 前端的蜗壳式煤粉燃烧器安装孔27、设置在炉体26内的炉膛28、设置在炉体 26外的将炉体26包围其中（炉体26的底部由于与安装基座固定连接，因此，炉体底部未被包围）的预热空气通道29、设置在炉体26顶部与炉膛28相通的烟气出口25、设置在炉体底部后端与炉膛28相通的排灰口30，预热空气通道29自炉体26顶部前端向前延伸至炉体顶部后端后向下延伸至炉体后端底部，炉体26后端端部设置有与预热空气通道29相通的预热气体出口31，炉膛下半部分自排灰口 30至炉膛28前端之间设置燃烧流化床32，炉膛上半部和前后端均为耐火水泥浇筑体，炉体26下部设置有与燃烧流化床32相通的流化鼓风口33，燃烧流化床 32内侧壁上设置有多个开口向上与炉膛29相通的出风口，且该出风口通过炉膛内的风道与流化鼓风口33相通；还包括进风管与预热气体出口31连通的燃烧鼓风机49（见图4），其出风管通过鼓风管道与流化鼓风口33连通。排灰口30处也设置有排灰鼓风口52，用该鼓风将排灰口30处的灰尘吹入灰池内。 

不难看出，该煤粉流化床复合燃烧炉将煤粉的喷射燃烧技术、悬浮流化燃烧技术科学有机的结合起来，首创了煤粉流化床复合燃烧概念。该技术为煤粉燃烧炉的小型化发展奠定了基础。传统的小型煤粉炉，因为炉膛容积小，燃料无法燃烧充分，导致出力不足，同时未燃烧的燃料在炉膛内四处结焦。尤其是底部结焦，后果更为严重，常常因一次底部结焦（无法持续除灰，只进不出），就导致炉子报废或者大修。多数专家对煤粉炉的小型化判了死刑。该煤粉流化床复合燃烧炉是将炉膛底部设计成一个可自动配风和除灰的流化床，对煤粉燃烧器喷入（如前述的蜗壳式煤粉燃烧器）的未燃烧煤粉进行悬浮流化燃烧，从而既保证了良好的燃料燃尽率和炉子出力，又保证了炉膛底部不会过热和结焦，同时又可以实现风力自动除灰。一举数的，实为一科学的创举。 

结合图6a，可见，前述蜗壳式煤粉燃烧器，包括用于进风煤粉（通过风流将煤粉送入，因此风流内含大量煤粉，故称为风煤粉）的进风连接管段34、与该进风连接管段34连接的呈螺旋式向内盘绕的出风管段35，该出风管段35的出风口36与进风连接管段34垂直。 

煤粉高效燃烧的必要条件：① 足够长的燃烧路径 ② 足够好的雾化 ③ 足够的起燃浓度 ④ 足够高的炉膛温度 ⑤ 足够细的煤粉粒度 ⑥ 足够高的煤粉热值 其中燃烧路径、雾化和起燃浓度是和燃烧器密切相关的。小型炉的长度有限，很难满足燃烧路径长度的要求。 

而本实施例提供的蜗壳式煤粉燃烧器则如图6b所示，是将煤粉和风通过蜗壳通道（即出风管段35）强制高速旋转的方式（形成图6b中所示的变向后的炉旋风）送出后送入炉膛，从而在小空间内满足了燃烧路径长度的要求，大大提高了煤粉的燃尽率。同时，因风和煤粉的充分混合和高速旋转，实现了良好的雾化，有利于燃烧。再之，固体颗粒比风重，旋转时，多数集中在外沿，局部提高了煤粉的浓度，有利于起燃。该蜗壳式煤粉燃烧器的出风管段35通过门状法兰53与煤粉流化床复合燃烧炉铰链联接，并且，为了增加煤粉的浮力，使其在炉膛里有更长燃烧路径和充分的与空气混合，而燃烧更充分，本实施例在出风管段35的盘绕中心增设了与二次送风管段54，以增加炉膛内的风量，且该二次进风管段54上可增设阀门，实现对输送风量和风速的调节。 

前述的原煤破碎后的输送式在线干燥机构（在线烘干输送线）由多个输送式在线干燥装置多级串接组合而成；该输送式在线干燥装置包括图7所示的物料输送仓37、置于物料输送仓37内的桨叶式输送轴38、设置在物料输送仓37一端顶部的物料入口39、设置在物料输送仓37另一端下部的物料出口40、设置在物料输送仓37顶部的可开合的仓盖41及设置在物料入口39上的热气入口42；该热气入口42通过管道与燃烧鼓风机49的出风管连接以获取预热空气。——结合图4可知，燃烧鼓风机49的进风管与煤粉流化床复合燃烧炉的预热气体出口31连通，将经煤粉流化床复合燃烧炉预热的预热空气通道29内的加热气体，经热气入口42输送至物料输送仓37内，伴随桨叶式输送轴38（使用时，需要装配相应功率的电动机和传动轴，以驱动桨叶式输送轴38。）的翻滚输送物料的同时对物料进行加热烘干，这样一来，加速了破碎后的物料的水分的蒸发和烘干，也使得物料的水分的去除方式多样性，在天气较好或破碎后的物料里水分较少的时候，可以打开仓盖41，进行自然晾晒，同时借助桨叶式输送轴38的翻滚，加速水分的蒸发。 

至此，实现了本发明的目的二：克服了因待分选物料即原煤中水分含量较高，需要对其进行晾晒而导致整个干法分选技术效率低下甚至失效的问题，实现了在线式烘干物料，有效地解决出矿原煤的潮湿问题，同时消除阴雨天气、寒冷季节地区对选煤生产的影响，保证了全天候高效干法分选生产的效果。 

现对实现物料复合式干法分选的核心设备结合附图进行分述： 

现有的复合式干法水平分选机2由分选床、安装在分选床后端用以使分选床振动的电磁振动器、设置在分选床的床面下方以使气流经床面上均匀设置的风孔作用于分选物料的多个风室，分选床、电磁振动器均通过吊挂装置安装在机架上。而图3所示的为改进后分选床结构示意图，由此图可见，震动喂料器50安装在分选床的入料口处，分选床增设了水平通道20，如此一来，使得该分选床具有垂直风和水平风，其中，垂直风主要形成悬浮料层，防止自生介质料层落入风道，同时保持轻物质（灰分较少的优质原煤）在自生介质层的上部，重物质在自生介质层的下部，克服了细颗粒的离析作用。水平风主要形成过细粉尘的分离和向前的推力，以保证物料均速的通过分选床，不会在分选床内滞留，同时消除分选下限。

由图1可见，精煤输送机6和矸石输送机8分别接至复合式干法水平分选机2的精煤出料口和矸石出料口的下方；细灰废渣转运螺杆7连接在精煤输送机6和矸石输送机8之间，实现细灰废渣转运至矸石输送机8上；通过接至复合式干法水平分选机2的中煤出料口下方的垂直分选床进料提升机9与复合式干法水平分选机2联接的复合式干法垂直分选机3，以实现对来自复合式干法水平分选机2的中煤的垂直分选，提高分选精度和规模。 

复合式干法垂直分选机3的精煤出料口、矸石出料口分别接至精煤输送机6、矸石输送机8的上方，将精煤和矸石分别输送式精煤场和矸石场。 

如图8所示，这里涉及的复合式干法垂直分选机3包括同心设置的中心柱12和钢筒外罩13，中心柱12外壁上自上向下设置有多层台阶式旋转溜槽14，该台阶式旋转溜槽14外侧固定在钢筒外罩13的内壁上；中心柱12的顶部密封后安装有电磁振动器15（并且为了物料分选的精度和均匀性，于钢筒外罩13上对应于相邻的台阶式旋转溜槽14上下中间位置处沿周向均匀安装有多个次电磁振动器56——图10中为沿周向均匀安装有4个次电磁振动器，以加强物料分选效果和均匀性，见图9）；于最底层台阶式旋转溜槽16的底部的出料口处设置有置于内侧的精煤溜槽17和外侧的矸石溜槽18，精煤溜槽17和矸石溜槽18之间设置有用以分隔重颗粒（主要是矸石）和轻颗粒（主要是精煤）的隔板19，该隔板19可沿精煤溜槽17的外侧挡板170所在面斜向上或向下、向钢筒外罩13内壁滑近或滑远，以改变与矸石溜槽18入口开度的大小，进而实现对矸石出料量的调节，当隔板19的上端斜向上接近钢筒外罩13的内壁时，其与钢筒外罩13的内壁之间的间隙逐渐减小，从而减小矸石溜槽18入口的开度，减小进入矸石溜槽18内的矸石的量，反之，当隔板19的上端斜向下远离钢筒外罩13的内壁时，其与钢筒外罩13的内壁之间的间隙逐渐增大，从而增大矸石溜槽18入口的开度，增大进入矸石溜槽18内的矸石的量。 

其中，台阶式旋转溜槽14的作用使得分选物料每经过一个台阶，料层悬空就受离心力重新分布一次。一旦形成料层就无法再重新分布。台阶式旋转溜槽14的创新设计，模拟了多次入料的情形，实现了多次轻重物料的再分布，达到了轻重固体物料分选的目的。 

上述台阶式旋转溜槽14包括绕中心柱12旋转向下的溜槽槽面和与中心柱12垂直连接且旋转向下延伸的基板，每层台阶式旋转溜槽14的溜槽槽面横截面与相应的基板之间的夹角自上而下逐层减小，建议自上而下，每层溜槽槽面与水平面之间的夹角取值介于50°到10°之间，如图10所示，自上而下，各层台阶式旋转溜槽14的溜槽槽面与水平面之间的夹角依次呈30°、20°、10°和5°递减趋势设置，这样一来形成台阶式分选，有助于物料分选的分层和分带，上急（分选比较剧烈）、下缓，既能确保物料分选的精度又能确保分选后的物料的排出，实现很好的分带。 

当然也可以将上三层的倾斜角度设置为向下倾斜的45°，最底层设置为35°，基板的倾斜向下的角度同样设置为上三层为45°，最底层为35°。这些技术要素根据具体的现场施工要求进行灵活设计和制作，不必拘泥于本实施例提供的参数设计。 

如图11所示，中心柱12底部设置有进风接口21，于最底层以上的各层台阶式旋转溜槽 14的溜槽槽面与相应的基板之间的中心柱12上设置有出风管22，其自中心柱12向钢筒外罩13延伸，且该出风管22上设置有多个沿出风管22轴向均匀布置的出风孔或风槽23，且该出风孔或风槽23朝向溜槽槽面横截面外设置，以对悬空后的分选物料向上吹风，以增加物料气隙，改善物料流动性，提高物料离析作用。如图12所示为连续三层台阶式旋转溜槽14之间设置风管22的示意图。 

对应于每层台阶式旋转溜槽14的外缘处的钢筒外罩13的内壁上设置有向内、斜向上延伸的旋转导板24（也可称之为横截面旋转导向板），该旋转导板24通过弧形面与钢筒外罩13固定连接，且其沿弧形方向的长度等于台阶式旋转溜槽14的长度。 

由于离心力和溜槽槽面斜角的作用，分选物料倾向沿分选床（即沿每层台阶式旋转溜槽14的溜槽槽面的外侧）外测流动，由于外侧板（指钢筒外罩13）和溜槽槽面的阻挡，使得流向外侧的分选物料受到的离心力产生向上的分力，又由于旋转导板24（横截面旋转导向板）的阻挡，又产生向内侧的分力，两个分力的复合作用，使得流向外侧的分选物料形成沿分选床的横截面向内的合力，继而在重力的作用下使得这部分分选物料形成最终的自外侧下端向上、向内的旋转运动轨迹，由此，使得分选物料的轻重分布在运动过程中不停地发生变化，从而大大提高了轻重物料的分选效果，提高了分选精度。 

如图13所示，钢筒外罩13的外壁上、下各设置有四个沿周向均匀布置的安装挂钩，通过钢缆、挂钩吊挂在由4根钢柱55（可采用50mm的无缝钢管）组合焊接而成的矩形框架上，该矩形框架上对应于每个挂钩处均设置有一个弹簧座平台56（可采用6mm双层钢板制作），矩形框架通过该弹簧座平台56与挂钩联接，从而将钢筒外罩13悬挂住，进而实现对整个复合式干法垂直分选机3悬挂。 

并且，钢筒外罩13顶部设置有软滤波制成的防尘罩和下端穿入该防尘罩内下料的分选物料进料斗，实现无源滤尘，具有很好的环保作用。 

在制作时，现在中心柱12外围焊接台阶式旋转溜槽14，并在钢筒外罩13和台阶式旋转溜槽14之间预留维修人孔，方便以后维修，并将台阶式旋转溜槽14外缘弧形面焊接在刚筒外罩13的内壁上，物料（中煤混合物）入口管段57固定在顶层台阶式旋转溜槽14上端，并且确保物料进入方向与物料旋转方向一致。 

综上所述，不难看出，以上实施例提供的一种多级复合式干法选煤系统及方法，具有以下有益效果： 

1、将复合式干法选煤水平分选机和复合式干法选煤垂直分选机结合在一起，实现了多级分选，提高了选煤精度和产品率，同时提高了选煤产量；

传统的复合式干法分选装置，都是单级式的，往往在实际生产应用中的效果和出厂的模拟实验效果相差很大，导致许多设备应用宣告失败。这是因为，传统的方法含有中煤副产品，精煤产量不高。并且，原煤在开采过程中，含水量和灰分含量变化是随机的，矿层的变化、天气的变化、季节的变化等均会对其物理形态有很大影响。而多级分选工艺能够减轻各种随机因素对分选生产的影响，其意义非常重大。

2、通过在水分分选床上开设水平风道，增加对分选物料（待选煤），的水平风力，使得分选物料向前旋转翻滚，尤其是形成对过细粉末的分离和向前的推力，以保证物料均速的通过分选床，不会在分选床内滞留，同时克服消除分选下限。 

3、通过热力管道，将燃烧炉产生的高温烟气输送至整个分选过程的每一个分选设备，形成对分选物料的在线烘干及全系统的循环烘干，大大减少分选物料的水分含量，加剧分选物料的分离过程，有效地解决出矿原煤的潮湿问题，同时可以消除阴雨天气、寒冷季节地区对选煤生产的影响，保证了全天候高效干法分选生产的效果，提高的分选效率和产量。 

4、通过在水平分选床的入料端口处增加震动喂料器，将分选物料导向水平床的靠近背板一侧，增加了分选物料在水平分选床上的横向距离，延长分选时间，利于分选精度的提高。 

Claims (10)

1.  一种多级复合式干法选煤系统，包括机架、吊挂在机架上的复合式干法水平分选机（2）、给该复合式干法水平分选机（2）进料的进料煤斗（1）、旋风除尘式鼓风循环器（4）、布袋除尘式余风排泄器（5）、精煤输送机（6）、细灰废渣转运螺杆（7）、矸石输送机（8）、分选主风机（10）、收尘系统引风机（11）；复合式干法水平分选机（2）由分选床、安装在分选床后端用以使分选床振动的振动器、设置在分选床的床面下方以使气流经床面上均匀设置的风孔作用于分选物料的多个风室，分选床、振动器均通过吊挂装置安装在机架上；

分选主风机（10）的出风口与复合式干法水平分选机（2）的风室连通；

旋风除尘式鼓风循环器（4）的入风口与复合式干法水平分选机（2）的密封罩连通，旋风除尘式鼓风循环器（4）的出风口与分选主风机（10）的入风口连通；

布袋除尘式余风排泄器（5）的进风口与复合式干法水平分选机（2）的密封罩连通，其出风口与收尘系统引风机（11）的入风口连通，收尘系统引风机（11）的出风口与烟囱连通；

精煤输送机（6）和矸石输送机（8）分别接至复合式干法水平分选机（2）的精煤出料口和矸石出料口的下方；

细灰废渣转运螺杆（7）连接在精煤输送机（6）和矸石输送机（8）之间，实现细灰废渣转运至矸石输送机（8）上，其特征在于：

还包括复合式干法垂直分选机（3），其通过接至复合式干法水平分选机（2）的中煤出料口下方的垂直分选床进料提升机（9）与复合式干法水平分选机（2）联接，以实现对来自复合式干法水平分选机（2）的中煤的垂直分选；

复合式干法垂直分选机（3）的精煤出料口、矸石出料口分别接至精煤输送机（6）、矸石输送机（8）的上方；

所述复合式干法垂直分选机（3）包括同心设置的中心柱（12）和钢筒外罩（13），中心柱（12）外壁上自上向下设置有多层台阶式旋转溜槽（14），该台阶式旋转溜槽（14）外侧固定在钢筒外罩（13）的内壁上；

中心柱（12）的顶部密封后安装有电磁振动器（15）；

于最底层台阶式旋转溜槽（16）的底部的出料口处设置有置于内侧的精煤溜槽（17）和外侧的矸石溜槽（18），精煤溜槽（17）和矸石溜槽（18）之间设置有用以分隔重颗粒和轻颗粒的隔板（19），该隔板（19）可沿精煤溜槽（17）的外侧挡板所在面斜向上或向下、向钢筒外罩（13）内壁滑近或滑远，以改变与矸石溜槽（18）入口的开度的大小，进而实现对矸石出料量的调节。

2.如权利要求1所述的多级复合式干法选煤系统，其特征在于：所述台阶式旋转溜槽（14）包括旋转向下的溜槽槽面和与中心柱（12）垂直连接且旋转向下延伸的基板，每层台阶式旋转溜槽（14）的溜槽槽面横截面与相应的基板之间的夹角自上而下逐层减小；

中心柱（12）底部设置有进风接口（21），于最底层以上的各层台阶式旋转溜槽（14）的溜槽槽面与相应的基板之间的中心柱（12）上设置有出风管（22），其自中心柱（12）向钢筒外罩（13）延伸，且该出风管（22）上设置有多个沿出风管（22）轴向均匀布置的出风孔或风槽（23），且该出风孔或风槽（23）朝向溜槽槽面横截面外设置，以对悬空后的分选物料向上吹风。

3.如权利要求2所述的多级复合式干法选煤系统，其特征在于：对应于每层台阶式旋转溜槽（14）的外缘处的钢筒外罩（13）的内壁上设置有向内、斜向上延伸的物料横截面旋转导板（24）；

该旋转导板（24）通过弧形面与钢筒外罩（13）固定连接，且其沿弧形方向的长度等于所述台阶式旋转溜槽（14）的长度。

4.如权利要求3所述的多级复合式干法选煤系统，其特征在于：钢筒外罩（13）的外壁上下各设置有四个沿周向均匀布置的安装挂钩，通过钢缆、挂钩吊挂在由4根钢柱组合焊接而成的矩形框架上，该矩形框架上对应于每个挂钩处均设置有一个弹簧座平台，矩形框架通过该弹簧座平台与挂钩联接。

5.如权利要求1或4所述的多级复合式干法选煤系统，其特征在于：所述钢筒外罩（13）顶部设置有软滤布制成的防尘罩和下端穿入该防尘罩内下料的分选物料进料斗。

6.如权利要求4所述的多级复合式干法选煤系统，其特征在于：所述分选床的床面下方设置有水平风道（20），其自分选床的分选物料入口一端开口并沿纵向向分选床末端延伸，并与多个风室贯通；分选主风机（10）的出风口与该水平风道（20）连通，以提供风流；

分选床的分选物料入口处设置有置于进料煤斗（1）出口下方的震动喂料器，该震动喂料器由末端向分选床的背板延伸的底板（43），置于该底板（43）前后两侧边缘并向上延伸、且末端向分选床的背板延伸的前后挡板（44、45），置于该底板（43）前端边缘并向上延伸且与前后挡板（44、45）连接的面板（47），安装在该面板（47）外侧面的喂料振动器（48）构成。

7.如权利要求6所述的多级复合式干法选煤系统，其特征在于：所述分选主风机（10）的入风口与煤粉流化床复合燃烧炉的烟气出口（25）连通，以获取高温烟气；

所述煤粉流化床复合燃烧炉包括炉体（26），设置在炉体（26）前端的蜗壳式煤粉燃烧器安装孔（27）、设置在炉体（26）内的炉膛（28）、设置在炉体（26）外的预热空气通道（29）、设置在炉体（26）顶部与炉膛（28）相通的烟气出口（25）、设置在炉体底部后端与炉膛（28）相通的排灰口（30），预热空气通道（29）自炉体（26）顶部后端向前延伸至炉体顶部前端后向下延伸至炉体前端底部，炉体（26）前端端部设置有与预热空气通道（29）相通的预热气体出口（31），炉膛下半部分自排灰口（30）至炉膛（28）前端之间设置燃烧流化床（32），炉膛上半部和前端均为耐火水泥浇筑体，炉体（26）下部设置有与燃烧流化床（32）相通的流化鼓风口（33），燃烧流化床（32）内侧壁上设置有多个开口向上与炉膛（29）相通的出风口，且该出风口通过炉膛内的风道与流化鼓风口（33）相通；

还包括进风管与预热气体出口（31）连通的燃烧鼓风机（49），其出风管通过鼓风管道分支与各流化鼓风口（33）连通，排灰口（30）处也设置有排灰鼓风口（52），用该鼓风将排灰口（30）处的灰尘吹入灰池内。

8.如权利要求7所述的多级复合式干法选煤系统，其特征在于：所述蜗壳式煤粉燃烧器，包括进风连接管段（34）、与该进风连接管段（34）连接的呈螺旋式向内盘绕的风煤粉出风管段（35），该出风管段（35）的出风口（36）与进风连接管段（34）垂直。

9.如权利要求8所述的多级复合式干法选煤系统，其特征在于：还包括为进料煤斗（1）准备破碎后的原煤物料的输送式在线干燥机构，该输送式在线干燥机构由多个输送式在线干燥装置多级串接组合而成；

该输送式在线干燥装置包括物料输送仓（37）、置于物料输送仓（37）内的桨叶式输送轴（38）、设置在物料输送仓（37）一端顶部的物料入口（39）、设置在物料输送仓（37）另一端下部的物料出口（40）、设置在物料输送仓（37）顶部的可开合的仓盖（41）及设置在物料入口（39）上的热气入口（42）；该热气入口（42）通过管道与燃烧鼓风机（49）的出风管连接以获取预热空气。

10.一种多级复合式干法选煤方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）、将原煤进行破碎和均化烘干，制得水分含量小或等于9%、粒度在大于零且小或等于30mm的煤颗粒，作为分选物料；

2）、分选物料输送机将上述分选物料送至复合式干法选煤分选机的分选床的进料煤斗，再经置于进料煤斗下部的震动喂料器，将分选物料分布在分选床的分选物料入口侧的内侧背板处，以增加分选过程的横向距离；

同时，经旋风除尘式鼓风循环器和分选主风机给分选床的多个风室及分选床的水平风道内通热风，以使分选物料沿分选床纵向螺旋前进，同时确保细粉尘的分离和向前的推力，使得分选物料不会在分选床内滞留并实现对分选物料的在线烘干；

经与分选床的密封罩连通的布袋除尘式余风排泄器（5）对粉尘除尘净化后，经收尘系统引风机（11）自烟囱排入大气；

3）、分选后的精煤和矸石分别经分选床的精煤出料口和矸石出料口落入精煤输送机和矸石输送机，送至精煤场和矸石场，中煤经复合式干法垂直分选机进一步分选，获取精煤和矸石，分别经精煤输送机和矸石输送机输送至精煤场和矸石场。